[發明專利]衛星調度方法、處理系統以及軟件程序產品

在審

• 申請號: 201810527426.0
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108960483A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 費德里科·邦克海拉;克里斯蒂安·奇爾奇
• 申請（專利權）人: 電視廣播有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06N3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高巖;楊林森

本發明涉及衛星調度方法、處理系統以及軟件程序產品。衛星調度方法包括：a)基于與一個或更多個遙感衛星在給定時間段內要執行的任務有關的輸入請求來產生初始調度規劃；b)將基于遺傳算法的處理應用于初始調度規劃，以產生基于遺傳算法的調度規劃，該基于遺傳算法的調度規劃針對給定的任務目標進行優化，并且符合與衛星資源、要執行的任務以及給定時間段有關的給定約束；以及c)將基于模擬退火的處理應用于基于遺傳算法的調度規劃，以產生基于模擬退火的調度規劃，該基于模擬退火的調度規劃適合特定任務目標，符合給定約束，并且在該基于模擬退火的調度規劃中比在基于遺傳算法的調度規劃中調度更多的任務。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年5月24日提交的意大利專利申請第102017000056428號的優先權，其公開內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及基于衛星遙感系統的地球觀測(EO)。特別地，本發明提供了對于源自經典的“資源受限項目調度問題”(RCPSP)的所謂的“衛星調度問題”(SSP)的優化解決方案。

背景技術

如已知的，衛星遙感主要基于兩種類型的傳感器的使用：

·無源傳感器，例如光學傳感器和紅外傳感器，其通常感測由地球的表面發射和反射的電磁輻射(特別是反射的太陽電磁輻射)；以及

·有源傳感器，例如合成孔徑雷達(SAR)和光探測和測距(LiDAR)，其通常通過發射預先限定的電磁輻射并且然后感測反向散射電磁輻射來照亮地球表面。

在這方面，值得注意的是，在下文中，為了描述簡單起見，通用術語“獲取圖像”、“獲取任務”以及甚至僅僅是“獲取”(以及相關同義詞例如“掃描”)將被用于表示基于對機載有源或無源傳感器(例如SAR或光學傳感器)的使用來獲得地球的表面上的圖像所需的衛星活動(例如用于掃描地球表面的給定區域的指向和獲取操縱)。

目前，對EO衛星的地面段的設計是通過尋找過程的自動化來執行的，以便使它們更高效、更實惠和性能更好。特別地，用于滿足所要求的獲取任務而對衛星資源的自動調度將允許實現基本的任務目標。在這方面，主要要求涉及操作性能的滿意度以及符合操作的年表。出于這個原因，可以以令人滿意的方式執行自動化的方式是目前在航空航天領域深入研究的刺激任務。

在過去，基于具有固定姿態的衛星的遙感任務通常被設計成利用以給定重訪時間(通常等于預定數目的地球節點天數)為特征的重復地面軌跡。為了降低這一限制，目前采用以較高可操縱性和準確指向為特征的所謂敏捷衛星，以為需要快速恢復圖像的任務提供更好的結果。實際上，在每個軌道通行處，相比傳統衛星，敏捷衛星潛在具有獲取地球表面的更廣區域的圖像的能力。另一方面，優勢被以下方面抵消：獲取任務的管理復雜度的增加，以及需要引入優化過程以滿足任務目標并且避免延遲和損失。在對新一代衛星的地面段的現代衛星任務規劃器(MP)的設計中應考慮所有這些方面。

如已知的，SSP(如前面所說明的，源自經典的RCPSP)在規劃獲取活動的必需任務時要求適當地搜索最優解，這是由困難組合優化問題的組合所導致的。

參照計算復雜度理論，RCPSP是一些公知的強非確定性多項式困難(NP-Hard)問題的推廣。這意味著：

·可能不存在用于最優地求解RCPSP的高效(即多項式)算法；并且

·不利用RCPSP的特定組合結構并且未考慮其解決策略內的復雜度的通用求解器無法處理大型實例。

對于與SSP和RCPSP有關的技術現狀的詳細描述，下面將參考以下文獻：

·C.S.Sharma，Review：Practical Handbook of Genetic Algorithms by LanceChambers，數學公報，第81卷，第491期，第346頁至348頁，1997年7月，doi：10.2307/3619253(在下文中稱為Ref1)；